DE2063672A1 - Process for the production of titanium dioxide - Google Patents
Process for the production of titanium dioxideInfo
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Description
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NiEMANN 2063672DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NiEMANN 2063672
DR. M. KOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDTDR. M. KOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
555476 800Q MONChen is,24· Dezember 197C555476 800Q monks is, 24 · December 197C
TELEGRAMME; KARPATEMF NUSSBAUMSTRASSE 10 TELEGRAMS; KARPATEMF NUSSBAUMSTRASSE 10
W. 40268/70 -Eo/KeW. 40268/70 -Eo / Ke
Laporte Industries Ltd. London, EnglandLaporte Industries Ltd. London, England
Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung von pigmentärem Titandioxid.The invention is concerned with the manufacture of pigmentary titanium dioxide.
Ein zur Anwendung als Pigment geeignetes Titandioxid kann durch Hydrolyse einer Lösung einer Titanverbindung, beispielsweise der bei der Sulfatisierung von Ilmenit erhaltenen Lösung, und anschliessender Calcinierung des ä A titanium dioxide suitable for use as a pigment can be produced by hydrolysis of a solution of a titanium compound, for example the solution obtained in the sulfation of ilmenite, and subsequent calcination of the similar material
erhaltenen Hydrolysats, das wasserhaltiges Titandioxid enthält j um pigmentäre Eigenschaften zu entwickeln, erhalten werden. Das Verfahren kann so geführt werden, dass das gebildete Titandioxid in der kristallographischen Form entweder des Anatas oder des Rufeils vorliegt.obtained hydrolyzate, which contains hydrous titanium dioxide to develop pigmentary properties will. The process can be carried out so that the titanium dioxide formed is in the crystallographic form either the anatase or the Rufeil is present.
Die wichtigeren pigmentären Eigenschaften umfassen Helligkeit, Undurchsichtigkeit und Textur und es wurden verschiedene Vorschläge bereits zur Verbesserung dieser Eigenschaften gemacht. Di3 '/erliegenden Vorschläge beferef-The more important pigmentary properties include lightness, opacity, and texture and have been various proposals have already been made to improve these properties. Di3 '/ approve any suggestions
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fen im allgemeinen Präcalcinierungsbehandlung der verschiedenen Arten. Beispielsweise ist in der britischen Patentschrift 84-6 085 ein "Verfahren beschrieben, bei dem ein durch Hydrolyse einer Lösung von Titansulfat erhaltenes Titandioxid-hydrolysat gewaschen wird, mit Ammoniak oder einer alkalischen Ammoniumverbindung neutralisiert wird, einer weiteren Wäsche 2ur Entfernung des bei der Neutralisationsstufe gebildeten Ammoniumsulfats unterworfen wird und anschliessend calciniert wird, so dass sich das pig™ mentäre !Titandioxid ergibt. Das beim Waschen zur Entfernung des Ammoniumsulfats verwendete Wasser wird vor der ™ Verwendung praktisch von Calcium- und Magnesiumionen befrei fc, jedoch wird von der Einverleibung einer wasserunlöslichen Zinkverbindung in das Hydrolysat vor der Galcinierung eine Steigerung der Pärbekraft des erhaltenen Pigmentes behauptet»generally precalcination treatments of the various types. For example, in British Patent 84-6 085 describes a "method in which a obtained by hydrolysis of a solution of titanium sulfate Titanium dioxide hydrolyzate is washed with ammonia or an alkaline ammonium compound is neutralized, a further wash 2 to remove the in the neutralization stage ammonium sulfate formed is subjected and then calcined so that the pig ™ mental! titanium dioxide results. That when washing for removal of the ammonium sulfate used is before the ™ Use practically free of calcium and magnesium ions fc, however, is based on the incorporation of a water-insoluble zinc compound into the hydrolyzate prior to galvanization claims an increase in the coloring power of the pigment obtained »
Es ist bisher ein gemeinsames Merkmal der Vorcalcinierungs-Neutralisationsbehandlungen, dass die während der Neutralisation oder sonstwie gebildeten löslichen Salze durch das Waschen vor der Calcinierung entfernt werden, und es wurde vorgeschlagen, dass die Entfernung der löslichen Sulfate, beispielsweise Ämmoniumsulfat, die bei der Neutralisation des TitandioxLd-hydrolysats gebildetIt has been a common feature of pre-calcination neutralization treatments so far, that the soluble salts formed during neutralization or otherwise are removed by washing before calcination, and it has been suggested that the removal of soluble sulfates, e.g. the neutralization of the titanium dioxide hydrolyzate
»wurden, beim Waschen durch die Einverleibung von Verbin- -»Were, during washing, through the incorporation of compounds -
düngen von Elementen, die unlösliche Oxide, Hydroxide, Carbonate oder basische Carbonate bilden, in das Hydrolysat unterstützt wird» Beispiele für derartige Elemente, die vorgeschlagen wurden, umfassen Cadmium, Lanthan, Cer, Zirkonium, Thorium, Niob, Tantal und Antimon.fertilize elements containing insoluble oxides, hydroxides, Form carbonates or basic carbonates, in which hydrolyzate is supported »Examples of such elements, that have been suggested include cadmium, lanthanum, cerium, zirconium, thorium, niobium, tantalum, and antimony.
Die Erfindung ergibt ein Verfahren zur Herstellung von pigüieiitärem Titandioxid, das darin besteht, dass eine Lösung von Titansulfat zu einem Niederschlag von wasserhaltigem Titandioxid hydrolysiert wird, ein die Rutil-The invention provides a method of making pigmentary titanium dioxide, which consists of a Solution of titanium sulfate to precipitate water-containing Titanium dioxide is hydrolyzed, a rutile
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Bildung begünstigendes Impfmaterial in die Lösung des Titansulfats und/oder in den Niederschlag einverleibt wird, der Niederschlag gewaschen und der gewaschene Niederschlag mit einem oder mehreren Behandlungsmitteln aus der Gruppe von Lithium, Beryllium, Aluminium, Magnesium, Zink, Natrium, Kalium, Kubidium, Cäsium und Verbindungen dieser Metalle behandelt wird, der Niederschlag mit einer Gesamtmenge von mindestens 0,7 Gew.% einer Ammoniumverbindung oder mehrere Ammoniumverbindungen, berechnet als Ammoniumsulfat und bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, behandelt wird, anschliessend der Niederschlag calciniert wird und dabei der pH-Wert des feuchten Nieder-Schlages im Bereich von 6 bis 10 unmittelbar vor der CaI-cinierung gehalten wird, wobei die Calcinierung bei einer Temperatur im Bereich von 750 bis 1000° C durchgeführtFormation-promoting inoculum is incorporated into the solution of the titanium sulfate and / or into the precipitate is washed, the precipitate and the washed precipitate with one or more treating agents the group of lithium, beryllium, aluminum, magnesium, zinc, sodium, potassium, cubidium, cesium and compounds of these metals is treated, the precipitate with a total amount of at least 0.7% by weight of an ammonium compound or more ammonium compounds, calculated as ammonium sulfate and based on the weight of the titanium dioxide, is treated, then the precipitate is calcined and the pH value of the moist precipitate in the range from 6 to 10 immediately before CaI-cinierung is held, the calcination being carried out at a temperature in the range from 750 to 1000 ° C
1 und pigmentäres Titandioxid erhalten wird und die Menge' des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel so ist, dass im Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung eine Gesamtmenge des Mittels oder der Mittel aus Gruppe von Beryllium, Aluminium, Magnesium, Zink und Verbindungen dieser Metalle, wobei die Menge des oder der Mittel als Metalloxid berechnet ist, innerhalb des Bereiches von 0,02 bis 0,50 Gew.% und bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, vorliegt und eine Gesamtmenge im Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung an einem oder melireren Mitteln aus der Gruppe von Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Verbindungen dieser Metalle, wobei die Menge des oder der Mittel als Alkalioxid berechnet ist, innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Titandioxids/vorliegt, wobei Lithium und/oder eine oder mehrere Lithiumverbindungen anstelle beliebiger oder der Gesamtmenge des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel aus der erstaufgeführteil und/ oder der zweitaufgeführten Gruppe eingesetzt werden können« 1 and pigmentary titanium dioxide is obtained and the amount of the treatment agent or agents is such that in the precipitate immediately before calcination a total amount of the agent or agents from the group of beryllium, aluminum, magnesium, zinc and compounds of these metals, the amount of the agent or agents is calculated as metal oxide, within the range from 0.02 to 0.50% by weight and based on the weight of the titanium dioxide, and a total amount is present in the precipitate immediately before calcination on one or more agents from the group of sodium, potassium, rubidium, cesium, and compounds of these metals, wherein the amount of or the center is calculated as alkali metal oxide, based on the weight of the titanium dioxide / is present within the range of 0.05 to 1.0 wt.%, with lithium and / or one or more lithium compounds instead of any or all of the treatment agent or agents from the first listed eil and / or the second group can be used «
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Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Titandioxidpigment hat überlegene Helligkeit, Undurchsichtigkeit und/oder Textur im Vergleich mit den nach den üblichen Verfahren erhaltenen Titandioxidpigmenten.That obtained by the process according to the invention Titanium dioxide pigment has superior brightness, opacity and / or texture when compared to the after titanium dioxide pigments obtained by conventional methods.
Die Gesamtmenge des oder der Behandlungsmittel kann in den Niederschlag entweder vor oder nach der Durchführung eventueller pH-Einstellungen, die notwendig sein können, einverleibt werden. Andererseits können Mengen des oder der Behandlungsmittel in den niederschlag sowohl vor als auch nach einer derartigen pH-Einsteilung einverleibt werden, wobei lediglich Voraussetzung ist,- dass der gesamte Anteil des Behandlungsmittels oder der Be- ■The total amount of the treatment agent or agents can be added to the precipitate either before or after any necessary pH adjustments have been made can be incorporated. On the other hand, amounts of the treatment agent or agents can be used in the precipitate incorporated before as well as after such a pH adjustment be, with the only prerequisite, - that the entire portion of the treatment agent or the ■
handlungsmittel, die in dem Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorliegt, innerhalb des vorstehend angegebenen, geeigneten Bereiches liegt. Selbstverständlich können einige der Behandlungsmittel selbst einen gewissen Einfluss auf den pH-Wert des feuchten Niederschlages besitzen.means of action in the precipitate immediately before the calcination is within the suitable range given above. Of course Some of the treatment agents themselves can have some influence on the pH of the wet precipitate own.
Die Konzentration irgendwelcher Verunreinigungen im c The concentration of any impurities in the c
Niederschlag, wie z. B. Eisen, Vanadium und Chrom, sollte Jg:Precipitation, such as B. Iron, Vanadium and Chromium, Jg should be:
bei oder unterhalb eines annehmbaren Maximalwertes, bei- iat or below an acceptable maximum value, at- i
epieisweise unterhalb 50 Teilen je Million (ppm) im Fall von Eisen und bei oder unterhalb 3 ppm im Fall von Vanadium und Chrom sein, bevor die Behandlungs- und pH-Einstellungsstufen ausgeführt werden. Palis diese Verunreinigungen zusammen mit dem Titan während der folgenden Behandlungsstufen verbleiben, wird das erhaltene Titandioxidpigment auf Grund der Anwesenheit der Verbindungen der Verunreinigungselemente verfärbt. Die Wäsche des Niederschlages dient zur Entfernung mindestens eines Teiles dieser Verunreinigungen und auch zur Auswäsche eines Teils der nach der Hydrolyse verbliebenen Schwefelsäure. Es kann jedoch, um die Konzentration der Verunreinigungen auf einen annehmbaren Wert zu erniedrigen, notwendig sein, dieepisodes below 50 parts per million (ppm) in the case of iron and at or below 3 ppm in the case of vanadium and chromium before the treatment and pH adjustment steps are carried out. Palis these impurities remain together with the titanium during the following treatment steps, the resulting titanium dioxide pigment becomes discolored due to the presence of the compounds of the impurity elements. The washing of the precipitate serves to remove at least some of these impurities and also to wash out a part the sulfuric acid remaining after hydrolysis. However, it can increase the concentration of the impurities to degrade that to an acceptable value
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Waschstufe mit einer Säurebehandlung zu. ergänzen. Es ist auch möglich, die Menge irgendwelcher anfänglich in den Niederschlag vorhandener Chrom- und Vanadiumverunreinigungen durch Ausführung einer vor der Hydrolyse erfolgenden Reinigungsbehandlung zu verringern, wie es z. B. in der . Provisional Specification der Anmeldung 60068/69 vorgeschlagen ist.Washing stage with an acid treatment. add to. It is also possible, the amount of any chromium and vanadium impurities initially present in the precipitate by performing a pre-hydrolysis purification treatment, e.g. B. in the. Provisional Specification of application 60068/69 is proposed.
Aus verschiedenen Gründen ist es ungünstig, zu versuchen, die Verunreinigungen durch Wäsche des Niederschlages zu entfernen, nachdem er der Behandlung und pH-Einstellung gemäss der Erfindung unterworfen wurde. Zunächst ' wird durch eine derartige Wäsche der Zustand der Ausflockung des Niederschlages geändert und dadurch die Eigenschaften, beispielsweise Textur und Unterton, des schliesslich bei der Calcinierung erhaltenen Pigmentes verschlechtert. Im extremen Fall kann der Zustand der Ausflockung zu einem solchen Ausmass geändert werden, dass Peptisierung erfolgt und dies tritt besonders leicht auf, wenn der pH-Wert des Niederschlages auf einen Wert in der Gegend des höheren Endes des angegebenen Bereiches eingestellt wurde. Zweitens besteht dabei eine beträchtliche Gefahr, dass mindestens ein Teil der löslichen Behandlungsmittel, die in den Niederschlag einverleibt sind, durch diese Wäsche entfernt werden, und dies würde es nötig machen, den Niederschlag mit dem Behandlungsmittel zu ergänzen, damit die in dem Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorhandene Menge dieses Mittels innerhalb des vorstehend angegebenen geeigneten Bereiches liegt. Drittens wird bei dieser Wäsche mindestens ein Teil der vorhandenen Ammoniumverbindung oder -verbindungen entfernt und durch diese Entfernung kann die Gesamtmenge der vorhandenen Ammoniumverbindung oder -verbindungen unterhalb 0,7 Gew.%, berechnet als Ammoniumsulfat und bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, abfallen. Es wäre dann not-For various reasons it is unfavorable to try to remove the contaminants by washing the precipitate after it has been subjected to the treatment and pH adjustment according to the invention. First ' such washing changes the state of flocculation of the precipitate and thereby the properties, for example texture and undertone, ultimately pigment obtained on calcination deteriorated. In the extreme case, the state of flocculation can occur can be changed to such an extent that peptization occurs and this occurs particularly easily when the pH of the precipitate is adjusted to a value in the region of the higher end of the specified range became. Second, there is a considerable risk that at least some of the soluble treatment agents, which are incorporated in the precipitate are removed by this washing, and this would be necessary make up the precipitate with the treatment agent supplement so that the amount of this agent present in the precipitate immediately before calcination is within of the above suitable range. Thirdly, at least some of the existing ammonium compound or compounds removed and by this removal the total amount of existing Ammonium compound or compounds below 0.7% by weight, calculated as ammonium sulfate and based on the weight of the titanium dioxide, drop off. It would then be necessary
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wendig, eine weitere Menge von. Ammoniak oder einer Ammoniuaverbindung in den Niederschlag einzuverleiben und bei dieser weiteren Zugabe ergibt sich wiederum die G-efahr der Erhching des pH-Wertes des Niederschlages oberhalb des angegebenen Maximums.agile, another lot of. Ammonia or an ammonia compound incorporated into the precipitate and with this further addition there is again the danger the increase in the pH of the precipitate above the specified maximum.
Obwohl es ungünstig ist, den niederschlag nach dex· Behandlungsstufe und einer eventuell notwendigen pH-Einstellungsstufe zu waschen, kann der Überschuss an Flüssigkeit von dem Niederschlag.unmittelbar vor der Oalcinierung, bei spi elsweise durch Filtri erung entfernt werdea 9■wenn di eAlthough it is unfavorable, the precipitation of dex · treatment stage and wash of any necessary pH adjustment step, the excess liquid from the Niederschlag.unmittelbar before Oalcinierung may, in spi elsweise augmentation by Filtri werdea from 9 ■ when th e
fe Werbe der Ammoniumverbindungen und des Beliandlimgsmittels oder der Behandlungsmittel vor-der Calcinierung innerhalb der angegebenen Bereiche gehalten werden«fe advertising the ammonium compounds and the Beliandlimgsmittel or the treatment agent before calcination within the specified areas are kept «
Das oder jedes Behandlungsmittel bestellt vort ei 1ha ft erweise aus einer Verbindung eines dieser Metalle und bevorzugt aus einer wasserlöslichen Verbindung. Wasserunlösliche Verbindungen können zwar verwendet werden, jedoch müssen diese Verbindungen gründlich in den.niederschlag eingemischt werden, wenn gute Ergebnisse erzielt werden sollen«. Diese Vermischung kanu mittels eines Mischers mit hoher Schergeschwindigkeit, beispielsweise einer Frerikel-Schnecke, ausgeführt werden.The or each treatment agent has to be ordered in advance from a compound of one of these metals and preferably from a water-soluble compound. Water-insoluble While compounds can be used, these compounds must be thoroughly precipitated be mixed in if good results are to be achieved «. This mixing canoe by means of a mixer with a high shear rate, for example a Frerikel screw.
Die Verbindungen in der ersten Gruppe können einfacheThe connections in the first group can be simple
P Salze sein, beispielsweise Sulfate, Chloride oder Nitrate, basische Salze, beispielsweise Oxychloride oder basische Sulfate, Basen, beispielsweise Oxide oder Hydroxide, Salze von organischen Säuren, beispielsweise Formiate, Acetate oder Oxalate, oder Organometallverbindungen, beispielsweise Meballalkyle oder -alkoxide» Vorteilhafterweise wird die Verbindung aus der ersten Gruppe zu einer wässrigen Aufschlämmung des liederschlages zugesetzt und sie wird vorzugsweise in Porm einer wässrigen lösung zugegeben. Bevorzugt liegt der Gesamtanteil des Behandlungsmit-P be salts, for example sulfates, chlorides or nitrates, basic salts, for example oxychlorides or basic Sulfates, bases, for example oxides or hydroxides, salts of organic acids, for example formates, Acetates or oxalates, or organometallic compounds, for example meballalkyls or alkoxides »Advantageously the compound from the first group becomes an aqueous one Slurry added to the precipitate and they is preferably added in the form of an aqueous solution. The total proportion of the treatment agent is preferably
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tels oder der Behandlungsmittel aus der erstaufgeführten Gruppe, der im Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorliegt, im Bereich von 0,02 bis 0,2 Gew.%, berechnet als Metalloxid oder -oxide und bezogen auf das Gewicht des iELtandioxids.means or the treatment agent from the first listed Group present in the precipitate immediately before calcination, in the range from 0.02 to 0.2% by weight, calculated as metal oxide or oxides and based on the weight of the iELtane dioxide.
Die Verbindungen der aweiten Gruppe können aus einfachen Salzen, beispielsweise Sulfaten, Nitraten oder Ghloriden, basischen Verbindungen, beispielsweise Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten oder Bicarbonaten, Salzen von organischen Säuren, beispielsweise Acetaten, Oxalaten oder Benzoaten oder Organometallverbindungen, beispielsweise Alkoxiden, bestehen. Bevorzugt besteht die Verbindung oder Jede Verbindung aus der zweitaufgeführten Gruppe aus einer Natriumverbindung. Wie im Fall der Verbindungen aus der ersten Gruppe werden die Verbindungen aus der zweiten Gruppe ebenfalls vorteilhafterweise zu einer wässrigen Aufschlämmung des Niederschlages zugesetzt und werden bevorzugt in Form einer wässrigen Lösung zugegeben.The connections of the broader group can consist of simple Salts, for example sulfates, nitrates or chlorides, basic compounds, for example oxides, Hydroxides, carbonates or bicarbonates, salts of organic acids, for example acetates, oxalates or Benzoates or organometallic compounds, such as alkoxides, exist. Preferably there is the connection or Each compound from the second group listed a sodium compound. As in the case of the compounds from the first group, the compounds from the second Group also advantageously to an aqueous one Added slurry of the precipitate and are preferably added in the form of an aqueous solution.
Bevorzugt ist der Gesamtanteil des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel aus der zweitaufgeführten Gruppe, der im Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorliegt, im Bereich von 0,1 bis 0,6 Gew.%, berechnet als Alkalioxid oder -oxide.The total proportion of the treatment agent is preferred or the treatment agent from the second group listed, that in the precipitate immediately before calcination is present, in the range from 0.1 to 0.6% by weight, calculated as alkali oxide or oxides.
Die Lithiumverbindung oder jede Lithiumverbindung JThe lithium compound or any lithium compound J
kann aus beliebigen der vorstehend aufgeführten Verbindungen hinsichtlich der zweiten Gruppe bestehen und wird vorteilhafterweise zu einer wässrigen Aufschlämmung des Niederschlages und bevorzugt in Form einer wässrigen Lösung zugesetzt.can and will consist of any of the compounds listed above with respect to the second group advantageously to an aqueous suspension of the precipitate and preferably in the form of an aqueous solution added.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist diejenige, wobei das einzige eingesetzte Behandlungsmittel oder die eingesetzten Behandlungsmittel aus Lithium und/oder einer oder mehrerenAn advantageous embodiment of the invention Method is the one where the only treatment agent or agents used of lithium and / or one or more
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Idthiumverbindungen bestehen.Idthium compounds exist.
Das oder die Behandlungsmittel können in den niederschlag durch Zugabe einer wässrigen Mischlösung des oder der Mittel zu einer wässrigen Aufschlämmung des Niederschlages zugegeben werden»The treatment agent or agents can be used in the precipitate by adding an aqueous mixed solution of the agent or agents to an aqueous slurry of the precipitate to be admitted »
Im allgemeinen wird der pH-Wert des nassen Niederschlages nicht innerhalb des angegebenen Bereiches nach der Waschstufe liegen und es wird eine pH-Einstellung erförderlich..In general, the pH of the wet precipitate does not fall within the specified range the washing stage and there will be a pH adjustment necessary ..
Vorteilhafterweise wird eine eventuelle pH-Einstellung mindestens teilweise dadurch ausgeführt, dass als Ammoniumverbindung eine alkalische Ammoniumverbindung, beispielsweise Ammoniumhydroxid oder Ammoniumcarbonat, verwendet wird. Falls jedoch die vor der Calcinierung vorliegenden Erfordernisse hinsichtlich des pH-Wertes und hinsichtlich des Gesamtanteiles der Ammoniumverbindung oder -verbindungen und des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel erfüllt sind, kann die pH-Einstellung mindestens teilweise mittels irgendeines alkalischen Mittels bewirkt werden. So kann z. B. der pH-Wert des feuchten Niederschlages auf einen Wert geringfügig unterhalb 6 durch Behandlung mit Ammoniak oder einer alkalischen Ammoniumverbindung erhöht werden, worauf die pH-Einstellung dann durch Behandlung des Hydrolysate mit einem Hydroxid oder Carbonat eines Alkalimetalles oder eines Erdalkalimetalles beendet wird. Andererseits kann der pH-Wert des nassen Niederschlages in einem bestimmten Ausmass durch Behandlung mit beispielsweise Natriumhydroxid erhöht werden, worauf eine Behandlung mit Ammoniak oder einer Ammoniumverbindung folgt. In einigen Fällen kann es möglich sein, eine solche Menge des alkalischen Mittels zuzusetzen, dass der maximal vorgeschriebene Anteil des Behandlungsmittels überschritten wird, und dannAny pH adjustment is advantageous at least partially carried out in that the ammonium compound is an alkaline ammonium compound, for example ammonium hydroxide or ammonium carbonate is used. However, if the one before calcination existing requirements with regard to the pH value and with regard to the total proportion of the ammonium compound or compounds and the treatment agent or agents are met, the pH adjustment can at least in part by means of any alkaline Be effected by means. So z. B. the pH of the wet precipitation to a value slightly below 6 can be increased by treatment with ammonia or an alkaline ammonium compound, whereupon the pH adjustment then by treating the hydrolyzate with a hydroxide or carbonate of an alkali metal or of an alkaline earth metal is terminated. On the other hand, the pH of the wet precipitation can be in a certain Extent by treatment with, for example, sodium hydroxide are increased, followed by treatment with ammonia or an ammonium compound. In some cases it may be possible to add such an amount of the alkaline agent that the maximum prescribed amount of the treatment agent is exceeded, and then
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den Anteil dieses Mittels auf einen Wert innerhalb des angegebenen Bereiches durch Entwässrung oder Wäsche des Niederschlages zu verringern. Wie jedoch bereits vorstehend erläutert, ist das Waschen in dieser Stufe im allgemeinen ungünstig, insbesondere auf Grund der nachteiligen Wirkung auf den Flockungszustand des Hydrolysate.the proportion of this agent to a value within the specified area by draining or washing the To reduce precipitation. However, as already mentioned above explained, the washing at this stage is generally unfavorable, in particular because of the disadvantageous Effect on the flocculation state of the hydrolyzate.
Palls der pH-Wert des Niederschlages nicht auf mindestens 6 vor der Calcinierung erhöht wird, ergibt die Calcinierungsstufe Pigmente mit schlechter Helligkeit und Textur. Vorzugsweise beträgt der pH-Wert des feuchten Niederschlages den Wert 7 unmittelbar vor der Calcinierung. Palls the pH of the precipitation does not fall to at least 6 is increased before calcination, the calcination step gives pigments with poor brightness and texture. The pH of the moist precipitate is preferably 7 immediately before calcination.
Die Einverleibung eines Gesamtmenge von mindestens ' ' 0,7 Gew.% der Ammoniumverbindung oder -verbindungen, berechnet als Ammoniumsulfat, in den Niederschlag verursacht, dass er in einem günstigen Zustand der Aggregation vor der Calcinierung ist, so dass das gebildete Pigment eine überlegene Deckkraft und Farbstärke hat. Die Anwesenheit der Ammoniumverbindung- oder -verbindungen vor der Calcinierung bewirkt auch, dass das Pigment weniger aggregiert ist und eine weichere Textur im Vergleich zu äen nach den üblichen Verfahren hergestellten Pigmenten hat und der Gesamtanteil der Ammoniumverbindung oder -verbindungen beträgt vorteilhafterweise mindestens 4,0 Gew.%, berechnet als Ammoniumsulfab, wo diese Effekte ä besonders markant sind.The incorporation of a total amount of at least '0.7 wt.% Of the ammonium compound or compounds, calculated as caused ammonium sulfate in the precipitate, that he is the aggregation before the calcination in a favorable state, so that the pigment formed is superior in opacity and has color strength. The presence of the ammonium compound or compounds before calcination also has the effect that the pigment is less aggregated and has a softer texture compared to pigments produced by conventional methods and the total proportion of the ammonium compound or compounds is advantageously at least 4.0% by weight .%, calculated as Ammoniumsulfab where these effects etc. are particularly striking.
Allgemein wurde festgestellt, dass höchstens ein geringer oder kein zusätzlicher Vorteil erzielt wird, wenn ein Gesamtanteil der AmmoniuEiverbindung oder -verbindungen oberhalb etwa 15 Gew.%, berechnet als Ammoniumsulfab, verwendet wird.In general, it has been found that at most little or no additional benefit is achieved when a total proportion of the ammonium compound or compounds above about 15% by weight, calculated as ammonium sulfab, is used.
Yortei-lha ft erweise besteht die Aaimoniuni'/erbindung aus Ammoniumhydroxid oder Ammoniumaarbonab» Die Anmion.iuniver-Yortei-lha ft enough, there is the Aaimoniuni '/ Getting Connected from ammonium hydroxide or Ammoniumaarbonab "The Anmion.iuniver-
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bindung kann jedoch aacfe in situ gebildet werden, .indem ζ. Bo gasförmiges Ammoniak durch eine. wässrige Aufschlämmung des Niederschlages geleitet wird»however, a bond can be formed in situ by ζ. Bo gaseous ammonia through a. aqueous slurry of the precipitation is directed »
Der Grunde weshalb die Anwesenheit des angegebenen Anteiles der Ammoniumverbindungi- oder -Verbindungen vor der Calcinierungsstufe die Deckkraft KBd die Textur des gebildeten Pigmentes verbessert, ist nicht völlig klar,, jedoch scheint es wahrscheinlich, dass die günstigen Ergebnisse auf eine Kombination des. Effektes der Ammoniumverbindung oder .-verbindungen auf dem Zustand - der Aggre™The reason why the presence of the specified proportion of the ammonium compound or compounds before the calcination step improves the opacity KBd and the texture of the pigment formed is not entirely clear, but it seems likely that the favorable results are due to a combination of the effect of the ammonium compound or. -links on the state - the Aggre ™
P . gafcion des wasserhaltig©!! TitandiöxLdes vor der Oalcinierung und auf die Art und Weise, wodurch die Ammoniumverbindung oder -verbindungen im Verlauf der Calcinierung abgetrieben werden, zurückzuführen s@ia dürften. Es wurde festgestellt, dass, falls ©in 'gemäss der Erfindung behandeltes Titandioxid-lxydrolysat in einen Drehofen calciniert wird, die Ammoniumverbindung oder-Verbindungen sieh zersetzen und aus dem Titandioxid bei relativ niedrigen !Temperaturen ausgetrieben werden, was erfolgt, bevor irgendeine wesentliche Umwandlung aes Hy&rolysats in Bu fei !-titandioxid stattgefunden hat» Diese Zersetzung und Gasentwicklung kann bei dem Zerbrechen der währendP. gafcion of the hydrous © !! Titanium dioxides prior to calcination and the manner in which the ammonium compound or compounds are driven off in the course of the calcination may be attributed to s @ ia. It has been found that if © treated in 'according to the invention titanium dioxide lxydrolysat is calcined in a rotary kiln, decompose the ammonium compound or compounds check and be expelled from the titanium dioxide at relatively low! Temperatures, which takes place before any substantial conversion aes Hy & rolysats in Bu fei! Titanium dioxide has taken place »This decomposition and gas evolution can occur during the breakage of the
fe der Trocknung gebildeten Klumpen, welche bei diesen relativ niedrigen Temperaturen erfolgt, unterstützen und die Neigung derartiger Klumpen zum ZusammenfIiessen zu harten Aggregaten verringern*fe the drying formed lumps, which in these relatively takes place at low temperatures, support and the tendency of such lumps to confluence reduce hard aggregates *
Falls keine Ammoniumverbindungen in den niederschlag vor der Calcinierung einverleibt werden, erfolgt die Entwicklung und Austreibung des verbliebenen Sulfats oder der Schwefelsäure während eines weitlängeren Zeitraumes und in a in ei* späteren Stufe des Verfahrens, wenn sich, die er« Aggregat*) bereits bei der anfänglichen &ustrocknung ldSG habenj- welche in den früiian £:/ifcu der Calcinie-If no ammonium compounds are incorporated into the precipitate before the calcination, the development and expulsion of the remaining sulfate or sulfuric acid takes place over a longer period of time and in a later stage of the process, if the aggregate already occurs in the initial & desrocknung ldSG have- which in the early £: / ifcu der Calcinie-
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Es können sämtliche t die Eutil-Bildung begünstigenden Impfmaterialien verwendet werden, und das Impfmaterial kann vor oder nach der Hydrolyse zugegeben werden. Ein Beispiel für ein Impfmaterial, das vor der Hydrolyse zugegeben werden kann, ist die kernhaltige Flüssigkeit, die durch Verdünnung und anschliessende Erhitzung einer sauren Lösung eines Metalltitanates erhalten wurde, wie in der britischen Patentschrift 623 813 beschrieben. Ein Beispiel für ein Impfmaterial., das nach der Hydrolyse zugegeben werden kann, ist das durch Erhitzen eines Gemisches erhaltene Impfmaterial, das bei der Behandlung eines Alkalititanats mit einer einbasischen Säure und einer Titanverbindung entstanden ist, wie in der US- ' I Patentschrift 2 389 026 beschrieben. Gewünschtenfalls kann sowohl ein Impfmaterial vor der Hydrolyse als auch ein Impfmaterial nach der Hydrolyse verwendet werden. Venn der Niederschlag selbst mit dem Impfmaterial versetzt wird, kann das Impfmaterial zu irgendeinem "beliebigen Zeitraum vor der Calcinierung zugegeben werden, wird jedoch vorzugsweise nach Beginn des Waschverfahrens, jedoch vor dessen Beendigung/zugesetzt.It can all t Eutil the formation-promoting seed materials are used and the inoculum can be added before or after the hydrolysis. An example of an inoculum that can be added prior to hydrolysis is the nucleated liquid obtained by diluting and then heating an acidic solution of a metal titanate, as described in British patent specification 623,813. An example of a seed material that can be added after hydrolysis is the seed material obtained by heating a mixture obtained by treating an alkali titanate with a monobasic acid and a titanium compound, as in US Pat. No. 2,389 026 described. If desired, both a pre-hydrolysis inoculum and a post-hydrolysis inoculum can be used. When the inoculum is added to the precipitate itself, the inoculum may be added any "any time" prior to calcination, but is preferably added after the washing process has started but before it is completed.
Falls das die Eutil-Bildung fördernde Impfmaterial aus einer Verbindung einem der vorstehend als Behandlungsmittel aufgeführten Elemente "besteht, muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass unter Berücksichti- ä gung der aus dem Impfmaterial für die Eutil-Bildung herstammenden Menge der vorgeschriebene maximale in dem Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorliegende Betrag dieses Elementes nicht überschritten wird. Wie vorstehend in Verbindung mit der Anwendung der alkalischen Verbindungen der aufgeführten Elemente bei der pH-Einstellungsstufe ausgeführt, ist es bisweilen möglich, den Überschuss eines speziellen Behandlungsmite-If the Eutil formation consists promotional inoculum from a compound of one of the elements "listed above as the treatment agent, must be taken to ensure that, taking into ä the herstammenden from the inoculum for the Eutil formation amount of supply of the prescribed maximum in the precipitate The amount of this element present immediately prior to calcination is not exceeded.
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■feels durch, eine Entwässerung oder Waschbehandlung zu entfernen. . ■■ feels like removing a drainage or washing treatment. . ■
Es ist wichtig, dass die Calcinieriuagsbedingungen während des Zeitraums, wo die pigmentären Eigenschaften entwickelt werden, sorgfältig.gesteuert werden, so dass sichergestellt ist, dass die Wachstumsgeschwindigkeit der Rutil-Titandioxid-Teilchen nicht zu hoch wird. Falls deshalb die Calcinierung in einem üblichen Ofen ausgeführt wird, muss ein relativ geringer Betrag der Temperaturerhöhung hinsichtlich der Zeit angewandt werden, so dass sich eine lange Rutilisierungszone und eine relativ niedrige, maximale Temperatur ergibt. Die Calcinierung während kurzer Zeiträume bei hohen Temperaturen führt zu übermässigen Teilchenwachstum, wodurch, wiederum die Untertönung des erhaltenen Pigmentes verschlechtert wird. Die Endstufen der Umwandlung von Anatas in Rutil, d. h. von 90 % Rutil· aufwärts, finden relativ langsam während der Calcinierung des Hydrolysates, das gemass der Erfindung behandelt wurde, statt, so-dass eine genaue Steuerung dieser wichtigen Stufen erleichtert wird.It is important that the calcining conditions be carefully controlled during the period when the pigmentary properties are being developed, so as to ensure that the rate of growth of the rutile titanium dioxide particles does not become too high. Therefore, if the calcination is carried out in a conventional furnace, a relatively small amount of temperature rise in terms of time must be applied, so that a long rutilization zone and a relatively low maximum temperature result. Calcination for short periods of time at high temperatures leads to excessive particle growth, which in turn worsens the undertaking of the pigment obtained. The final stages of the conversion of anatase to rutile, ie from 90 % rutile upwards, take place relatively slowly during the calcination of the hydrolyzate which has been treated according to the invention, so that precise control of these important stages is facilitated.
Die minimal erforderliche Calcinierungstemperatur, lim den Niederschlag in die kristallographische Form des Rutils zu überführen, hängt sowohl von den speziell eingesetzten Behandlungsmitteln als auch vom Anteil dieser in dem Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung vorhandenen Mittel ab,. Im allgemeinen erfordert ein Niederschlag, der Zink oder Lithium als Behandlungsmittel enthält, keine so hohen minimalen Calciniertemperaturen als sie bei einem Niederschlag, der Beryllium-, Magnesium- oder Aluminium-Behandlungsmittel enthält, erforderlich ist« Auch die Anwesenheit von Kalium-, Rubidiumoder Cäsium-Behandlungsmittel führt zu einer Erhöhung der erforderlichen minimalen Calcinierteinperatur. Beispiels-The minimum required calcination temperature, lim the precipitate in the crystallographic form of the Conversion of rutile depends both on the specific treatment agents used and on the proportion of these means present in the precipitate immediately prior to calcination. In general, a rainfall requires which contains zinc or lithium as a treating agent does not have such high minimum calcining temperatures than required for a precipitate containing beryllium, magnesium, or aluminum treating agents is «Also the presence of potassium, rubidium or cesium treatments leads to an increase in the required minimum calcining temperature. Example
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weise erfordert ein Niederschlag, der 0,5 Gew.% Lithiumoxid enthä It, eine minimale Temperatur von 750 Ms 800° C, während eine minimale !Temperatur von mindestens 950° C bei einem Niederschlag erforderlich ist, welch/er 0,5 Gew.% Aluminiumoxid und 0,4 Gew.% Kaliumoxid enthält.wise requires a precipitate that is 0.5 wt.% lithium oxide It contains a minimum temperature of 750 Ms 800 ° C, while a minimum! temperature of at least 950 ° C a precipitate is required which contains 0.5% by weight of aluminum oxide and 0.4% by weight of potassium oxide.
Vorteilhafte Kombinationen der Behandlungsmittel umfassen Magnesium- und Natrium-Behandlungsmittel, vorzugsweise 0,05 his 0,15 Gew.% Magnesium und 0,1 bis 0,5 Gew.% Natrium; Zink- und Natrium-Behandlungsmittel, vorzugsweise von 0,05 his 0,25 % Zink und 0,1 bis 0,3 Gew.% Natrium; und Zink- und. Kalium-Behandlungsmittel vorzugsweise von 0,05 his 0,25 Gew.% Zink und von 0,05 his 0,25 Gew.% *Advantageous combinations of the treatment agents include Magnesium and sodium treating agents, preferably 0.05 to 0.15 wt% magnesium and 0.1 to 0.5 wt% Sodium; Zinc and sodium treating agents, preferably from 0.05 to 0.25 percent zinc and 0.1 to 0.3 percent by weight sodium; and zinc and. Potassium treating agent preferably from 0.05 to 0.25% by weight zinc and from 0.05 to 0.25% by weight *
Kalium. Sämtliche vorstehenden Prozentsätze sind für die Metalloxide berechnet und auf das Gewicht des Titandioxids bezogen.Potassium. All of the above percentages are calculated on the metal oxides and on the weight of the titanium dioxide based.
Die gemäss der Erfindung hergestellten pigmentären Titandioxid-Teilchen haben eine charakteristische Form und enthalten einen hohen Anteil gutausgebildeter Kristalle mit klar definierten, geraden Kanten. Eine besonders günstige Eigenschaft der fertigen Pigmente besteht darin, dass die Teilehen auch einen hohen Anteil an Kristallen von Nadelform besitzen, welche das Pigment besonders brauchbar zum Undurchsichtigmachen von Papier machen. |The pigmentary titanium dioxide particles produced according to the invention have a characteristic shape and contain a high proportion of well-formed crystals with clearly defined, straight edges. One special A favorable property of the finished pigments is that the parts also have a high proportion of Have needle-shaped crystals which make the pigment particularly useful for making paper opaque do. |
Der Anteil der nadeiförmigen Kristalle in dem gebildetem Pigment kann durch Änderung des Anteiles der Behandlungsmittel innerhalb der angegebenen Bereiche variiert werden. Im allgemeinen ergibt eine Absenkung des gesamten Anteiles des Behandlungsmittel oder der Behandlungsmittel aus der ersten Gruppe und eine Erhöhung des gesamten Anteiles des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel aus der zweiten Gruppe eine Begünstigung der Ausbildung von nadeiförmigen Kristallen. Besonders gutsThe proportion of the needle-shaped crystals in the pigment formed can be varied by changing the proportion of the treating agents can be varied within the specified ranges. In general, lowering the total proportion of the treatment agent or agents from the first group and an increase in the total proportion of the treatment agent or agents from the second group a favor of the formation of needle-shaped crystals. Especially good
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Ergebnisse werden erhalten, wenn der Gesamtanteil des Behandlungsmittel oder der Behandlungsmittel aus der ersten Gruppe einen Wert von 0,25 Gew.% nicht übersteigt und der Gesamtanteil des Behandlungsmittel oder der Behandlungsmittel aus der zweiten Gruppe mindestens 0,2 Gew.% beträgt. Falls der Gesamtanteil des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel aus der erstaafgeführ ten Gruppe auf einen Wert oberhalb 0,5 Gew.% erhöht wird, gehen die vorteilhaften kristallinen Eigenschaften, fortschreitend verloren.Results are obtained when the total proportion of the Treatment agent or the treatment agent from the first group does not exceed a value of 0.25% by weight and the total proportion of the treatment agent or agents from the second group is at least 0.2 Weight% is. If the total proportion of the treatment agent or agents from the first th group to a value above 0.5 wt.% Increased the advantageous crystalline properties are progressively lost.
Allgemein wird festgestellt, dass die Anwesenheit eines oder mehrerer Lithium-Behandlungsmittel in dem Niederschlag unmittelbar vor der Calcinierung die Ausbildung von nadeiförmigen Kristallen begünstigt und dass die Erhöhung der Menge dieser Mittel zu einer Zunahme des Anteiles an nadelformigen Kristallen in dem gebildeten Pigment führt,Generally, it is stated that the presence of one or more lithium treating agents in the Precipitation immediately before calcination favors the formation of needle-shaped crystals and that increasing the amount of these agents results in an increase in the proportion of acicular crystals in the formed Pigment leads,
Die Ausbildung von nadelförmigen Kristallen wird auch durch die relativ niedrige Geschwindigkeit der . Rutil-Bildung begünstigt, beispielsweise einer Geschwindigkeit der Rutil-Bildung, die in einem Drehofen mit einem Ausmass der Erhöhung der Temperatur des Niederschlages von weniger als 1° G je Hinute verursacht wird.The formation of needle-shaped crystals is also caused by the relatively low speed of the. Rutile formation favors, for example, a rate of rutile formation that in a rotary kiln with a The extent to which the precipitation temperature increases by less than 1 ° G per day is caused.
Das durch die Calcinierung erhaltene pigmentäre !Titandioxid enthält einen Anteil von gesinterten Aggregaten, die eine Neigung zur Verschlechterung der pigmentären Eigenschaften besitzen, jedoch wurde festgestellt, dass die Anzahl der Kristalle de Aggregat in dem gemäss der Erfindung gebildeten Pigment niedriger ist als bei einem nach den üblichen Verfahren hergestellten Pigment» Infolgedessen kann der potentielle Russ-Schwara-Untertönwert (O.B.U.) zufriedenstellend lediglich durch Walzen des gebildeten Pigmentes entwickelt werden, während es notwendig ist, sowohl eins Tvockm,-vrev:.ahlBt\r£Q als-auchThe pigmentary titanium dioxide obtained by the calcination contains a proportion of sintered aggregates which have a tendency to deteriorate the pigmentary properties, but it was found that the number of crystals de aggregate in the pigment formed according to the invention is lower than in one according to the As a result, the potential soot-black undertone value (OBU) can be satisfactorily developed merely by rolling the pigment formed, while it is necessary to use both a Tvockm, -vrev: .ahlBt \ r £ Q as-well
-. 15 --. 15 -
eine intensive Nassvermahlstufe, beispielsweise Sandvermahlen, auszuführen, um zufriedenstellend den Unterton eines in übliche V/eise hergestellten Pigmentes zu entwickeln. to carry out an intensive wet milling step such as sand milling to satisfactorily adjust the undertone of a pigment prepared in the usual way.
Obwohl eine Sandvermahlung zur Entwicklung des Untertones nicht notwendig ist, ist es trotzdem vorteilhaft, das gebildete Pigment einem Hassvermählverfahren nach der Calcinierung zu unterziehen, um ein Pigment zu erhalten, welches nach der Einverleibung in ein Anstrichsmedium einen Anstrich mit optimaler Glanzbeibehaltung ergibt.Although a sand grinding to develop the undertone is not necessary, it is nevertheless advantageous to use a hate marriage process after the pigment formed To undergo calcination to obtain a pigment which after incorporation in a paint medium results in a paint with optimal gloss retention.
Ein Vorteil der charakteristischen Form der Pigmen- I tärteilchen, die gemäss der Erfindung erhalten werden, besteht darin, dass diese !Teilchen einen relativ niedrigen Abrieb zeigen, was sie sehr brauchbar zur Glanzbrechung von Fasern und zur Anwendung in Druckfarben macht. Die Teilchen zeigen auch einen niedrigeren ölabsorptionswert im Vergleich zu Pigmenten, die nach den üblichen Verfahren erhalten wurden.One advantage of the characteristic shape of the pigment particles obtained in accordance with the invention is in that these particles show a relatively low abrasion, which makes them very useful for breaking gloss of fibers and for use in printing inks. The particles also show a lower oil absorption value compared to pigments obtained by conventional methods.
Die erfindungsgemäss hergestellten pigmentären Titandioxide können einer Oberflächenbehandlung vor der Verwendung unterworfen werden oder können unbehandelt eingesetzt werden. Damit das Pigment ohne Oberflächenbehandlung verwendet werden kann, ist es notwendig, dessen ä Gehalt an wasserlöslichen Bestandteilen zu verringern und für diesen !Zweck beträgt der Gesamtanteil des Behandlungsmittels aus der zweitaufgeführten Gruppe vorteilhafterweise weniger als 0,2 Gew.% Falls der Gehalt an wasserlöslichem Material des Pigmentes nicht in dieser Weise oder auf andere Weise begrenzt wird, zeigt das Pigment eine Neigung zur .unzufriedenstellenden Dispergierung in dem Anstrichsmedium.The pigmentary titanium dioxides produced according to the invention can be subjected to a surface treatment before use or can be used untreated. Thus, the pigment may be used without surface treatment, it is necessary to reduce the similar content of water-soluble ingredients and for this! Purpose, the total content of the treatment agent from the second-listed group advantageously less than 0.2 wt.% If the content of water-soluble material of the pigment is not limited in this way or otherwise, the pigment has a tendency to disperse unsatisfactorily in the paint medium.
Vorzugsweise wird das Pigment ausgelaugt, bevor es der Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Es ist beijoii--The pigment is preferably leached out before it is subjected to the surface treatment. It's beijoii-
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ders wichtigj das Auslaugverfahren vor der Oberflächenbehandlung anzuwenden, wenn der Anteil, des Behandlungsmittels oder der Behandlungsmittel aus der zweiten. Gruppe vor der Calcinierung einen Wert von 0,4 % übersteigt. Falls Lithium oder eine Lithiumverbindung als Behandlungsmittel oder als eines der Behandlungsmittel eingesetzt wird, wird es aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt, das fertige Pigment zur teilweisen Rückgewinnung des Lithiums auszulaugen. Die erhaltene Auslaugflüssigkeit kann dann eingeengt und zur Behandlung von frischem Titandioxidhydrolysat verwendet werden.It is also important to use the leaching process before the surface treatment when the proportion, treatment agent or agents from the second. Group before calcination exceeds 0.4%. If lithium or a lithium compound is used as the treatment agent or as one of the treatment agents, it is preferred for economic reasons to leach out the finished pigment in order to partially recover the lithium. The resulting leach liquor can then be concentrated and used to treat fresh titanium dioxide hydrolyzate.
P Die Erfindung betrifft auch Anstriche, Anstrichsmassen, Emaile für Kunststoffmaterialien oder elastomere Materialien, die ein gemäss der Erfindung hergestelltes Titandioxid-Pigment enthalten. ; The invention also relates to paints, paints, enamels for plastic materials or elastomeric materials which contain a titanium dioxide pigment produced according to the invention. ;
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.
Beispiel Λ Example Λ
Eine Titansulfatlösung, welche durch Digerieren eines australischen Iltnenits in konzentrierter Schwefelsäure und Auflösung der Digerierprodukte in Wasser erhalten wurde 4 wurde mit Eisenfeile zur Reduktion des gesamten, ge-™ lÖBten Eisens zu der Eisen-II-Form behandelt. Die Zusammensetzung des australischen Ilmenits',war folgende;A titanium sulphate solution, which was obtained by digesting an Australian iltnenite in concentrated sulfuric acid and dissolving the digestion products in water, 4 was treated with an iron file to reduce all of the dissolved iron to the ferrous form. The composition of the Australian ilmenite was as follows;
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Gew.%Weight%
2 53,7 2 53.7
FeO · 22,0FeO 22.0
Fe2O3 20,1Fe 2 O 3 20.1
Al2O3 0,51Al 2 O 3 0.51
5
Cr2O3 0,03 5
Cr 2 O 3 0.03
25 0,1? 25 0.1?
ZrO2 0,1ZrO 2 0.1
MnO 1,5MnO 1.5
Ein organisches Ausflockungsmittel wurde dann züge- " geben und die erhaltene Lösung geklärt, um das ungelöste Material zu entfernen und gekühlt, bis das Eisen-II-sulfat auskristallisierte. Es wurde eine ausreichende Menge des kristallinen Eisen-II-sulfats entfernt, so dass ein Gewichtsverhältnis von Titandioxid : Eisen von etwa 3»1 '* 1»0 erhalten wurde. Die Konzentration des Titandioxids in der Lösung wurde dann auf 225 6 Je Liter durch Abdampfen unter vermindertem Druck erhöht, so dass eine zur Hydrolyse geeignete Titansulfatlösung erhalten wurde. 2 Gew.% an Kernen zur Rutil-Induzierung, bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, welche aus einer Titantetrachloridlösung hergestellt worden waren, wurden zu ä An organic flocculant was then added and the resulting solution clarified to remove the undissolved material and cooled until the ferrous sulfate crystallized. A sufficient amount of the crystalline ferrous sulfate was removed to produce a Weight ratio of titanium dioxide: iron of about 3 »1 '* 1» 0. The concentration of titanium dioxide in the solution was then increased to 225 6 per liter by evaporation under reduced pressure, so that a titanium sulfate solution suitable for hydrolysis was obtained % By weight of cores for rutile induction, based on the weight of the titanium dioxide, which had been produced from a titanium tetrachloride solution, were equal to
dieser Lösung zugesetzt, welche dann am Rückfluss bei konstantem Volumen während 3 Stunden zur Ausfällung des wasserhaltigen Titandioxids erhitzt wurde. added to this solution , which was then refluxed at constant volume for 3 hours to precipitate the water-containing titanium dioxide.
Das wasserhaltige Titandioxid wurde gründlich zur Verringerung des Konzentration des Eisens und anderer Verunreinigungen auf einen so niedrigen Wert als möglich gewaschen und wurde dann zu einem pH-Wert von 7»0 mit 35$J-6er Ammoniaklösung neutralisiert. Nach der Neutralisierungsstufe wurde der Überschuss an Wasser von demThe hydrous titanium dioxide was then neutralized carefully to reduce the concentration of iron and other contaminants to as low a value as possible and washed was added to a pH of 7 »0 35 $ J-6 ammonia solution. After the neutralization step, the excess water was removed from the
«AD«AD
Hydrolysat abfiltriert, jedoch keine Waschbehandlung gewandt. Der erhaltene Filterkuchen, der einen Feststoffe gehalt von 35 »3 Gew.% hatte und 11 Gew.% Ammonium" ionen, ' berechnet als Ammoniumsulfat und bezogen auf das Gewicht von TiOpι enthielt, wurde dann in einzelne Teile unterteilt, die in der folgenden Weise behandelt wurden: Hydrolyzate filtered off, but no washing treatment agile. The filter cake obtained, which has a solids content of 35 »3% by weight and 11% by weight ammonium ions, ' calculated as ammonium sulfate and based on weight contained by TiOpι, was then divided into individual parts, which were treated in the following way:
0,4- Gew,% Natriumsulfat, berechnet als Na^O» und entweder 0,1 Gew.% oder 0,5 Gew.% einer Silicium-, Zinn-, Lithium-, Beryllium-, Calcium-, Zirkonium-, Magnesium-, Aluminium-, Cadmium-, Wismut- oder Zinkverbindung, berechnet als Oxid des Elements, wurden zu jedem Teil zuge-.geben. Ausser im Fall von Silicium, Zinn und Wismut wurde jedes Element in Form einer Mischlösung seines Sulfates mit Natriumsulfat zugesetzt.0.4% by weight sodium sulfate, calculated as Na ^ O »and either 0.1% by weight or 0.5% by weight of a silicon, tin, Lithium, beryllium, calcium, zirconium, magnesium, aluminum, cadmium, bismuth or zinc compound, calculated as the oxide of the element, were added to each part. Except in the case of silicon, tin and bismuth each element is added in the form of a mixed solution of its sulfate with sodium sulfate.
Das Silicium wurde in Form einer Aufschlämmung von fein zerteilter Kieselsäure in der Natriumsulfatlösung zugegeben1} das Zinn wurde in Form einer Mischlösung aus Zinn-II-chlorid und Natriumsulfat zugegeben und das Wis mut wurde in Form einer Suspension von Wismuthylnitrat in der Natriumsulfatlösung zugegeben. The silicon was added in the form of a slurry of finely divided silica in the sodium sulfate solution 1 } the tin was added in the form of a mixed solution of tin (II) chloride and sodium sulfate and the wis mut was added in the form of a suspension of bismuthyl nitrate in the sodium sulfate solution.
Die behandelten Teile des neutralisierten Titandioxids wurden dann während eines Zeitraums von 2 1/2 Stunden in einem Laboratoriumsmuffelofen calciniert und pigmentäres Titandioxid erhalten, wovon 98 % in der Rutil-Form vorlagen. In jedem Fall lag die Calcinierungstemperatur im Bereich von 780 bis 1000° C, wobei die genaue Temperatur von dem speziell eingesetzten Behandlungsmittel abhängig war. So wurde z. B. der Teil des wasserhaltigen Titandioxides, der mit Lithiumsulfat/ Natriumsulfat behandelt worden war, bei 780° C calciniert und der Teil, der mit Aluminiumsulfat/Natriumsulfat "behandelt worden war, wurde bei 950° G calciniert. The treated portions of the neutralized titanium dioxide were then calcined for a period of 2 1/2 hours in a laboratory muffle furnace to obtain pigmentary titanium dioxide, 98 % of which was in the rutile form. In each case the calcination temperature was in the range from 780 to 1000 ° C, the exact temperature depending on the particular treatment agent used. So was z. B. the part of the hydrous titanium dioxide that had been treated with lithium sulfate / sodium sulfate, calcined at 780 ° C and the part that had been treated with aluminum sulfate / sodium sulfate "was calcined at 950 ° G.
Die Helligkeit jeder Probe des Pigmenteswurde unterThe lightness of each sample of the pigment was below
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8ADORiGlNAL8ADORiGlNAL
Anwendung eines Differential-Colorimeters bestimmt und dije Helligkeitswerte jedes Pigmentes entsprechend dem chromatischen Wertsystem nach Adams sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben, die auch die Anteile der Behandlungsmittel vor der Calcinierung zeigt, wobei sämtliche Prosentsätze auf das Gewicht "bezogen sind. Im System nach Adams bezeichnet "L" die logarithmische Funktion der Helligkeit, bezogen auf eine gebrannte Magnesiumoxid-Oberfläche, für die L = 100, wobei günstigerweise ein so hoher "L"-Wert als möglich erhalten wird.Using a differential colorimeter, the brightness values of each pigment are determined according to the Chromatic value system according to Adams are given in the table below, which also shows the proportions of the Shows treating agent prior to calcination, all percentages being by weight. In the Adams system, "L" denotes the logarithmic Function of the brightness, based on a burned magnesium oxide surface, for the L = 100, whereby favorably get as high an "L" value as possible will.
Es ergibt sich aus der vorstehenden Tabelle, dass die Helligkeit des pigmentären Materials, welche durch Cälcinierung solcher Teile des neutralisierten Hydrolysats erhalten wurde, welche mit natriumsulfat und einer Verbindung eines der Elemente Beryllium, Lithium, Aluminium, Magnesium oder Zink, wie bei den Proben 4,"5, 8, 9 und 12, überlegen gegenüber derjenigen eines Pigmentes ist, die entweder durch Calcinierung der Teile des neutralisierten Hydrolysate, welche mit Natriumsulfat und einer Verbindung von Silicium * Zinn, Cadmium, Wismut^ Calcium öder Zirkon (Proben 1, 2, 6, 7, 1Ö und 11) erhalten wurden oder durch Gäleihierung des neutralisierten Hydrölysäts, weiches lediglich mit Natriumsulfat behandelt würde, erhalten würden.It can be seen from the table above that the brightness of the pigmentary material, which by Calcination of such parts of the neutralized hydrolyzate obtained, which with sodium sulfate and a compound of one of the elements beryllium, lithium, aluminum, Magnesium or zinc, as in samples 4, "5, 8, 9 and 12, is superior to that of a pigment obtained either by calcining the parts of the neutralized hydrolyzate, which is made with sodium sulfate and a compound of silicon * tin, cadmium, Bismuth ^ calcium or zircon (samples 1, 2, 6, 7, 1Ö and 11) or by lending the neutralized hydrolysate, soft only with sodium sulphate would receive.
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Eine zur Hydrolyse geeignete Titansulfatlösung» welche aus einem Gemisch von 3 Gew.teilen norwegischem Ilmenit und 1 Gew.teil australischem Ilmenit durch die in Beispiel 1 angegebene Reihenfolge der Stufen erhalten worden war, enthielt 215 g/l Titandioxid, 75 g/l Eisen, 572 g/l Schwefelsäure und 1,5 g/l dreiwertiges Titan.A titanium sulphate solution suitable for hydrolysis, which consists of a mixture of 3 parts by weight of Norwegian Ilmenite and 1 part by weight Australian ilmenite by the in the order of the stages given in Example 1, contained 215 g / l titanium dioxide, 75 g / l iron, 572 g / l sulfuric acid and 1.5 g / l trivalent titanium.
Ein kernbildendes Impfmaterial für die Hydrolyse wurde durch Verdünnung, Neutralisation und anschliessende Wärmebehandlung eines geringen Anteils der Titansulfatlösung hergestellt und in den Hauptteil der Lösung (| in einer Menge von 0,6 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von Titandioxid, einverleibt. Nach der Impfmaterialbehandlung wurde die Lösung während 3 1/2 Stunden am Rückfluss mit konstantem Volumen erhitzt, wodurch das wasserhaltige Titandioxid ausfiel.A nucleating seed material for the hydrolysis was made by diluting, neutralizing and subsequent heat treatment of a small proportion of the titanium sulfate solution and in the main part of the solution (| in an amount of 0.6% by weight, based on the weight of titanium dioxide, incorporated. After the inoculum treatment, the solution was on for 3 1/2 hours Heated reflux with constant volume, whereby the water-containing titanium dioxide precipitated.
Der wasserhaltige Titandioxid-Niederschlag wurde gründlich zur Verringerung des Eisengehaltes und anderer Verunreinigungen auf einen so niedrigen Wert wie möglich gewaschen, wobei die Wäsche mit Wasser ausgeführt wurde, welches mit Schwefelsäure schwach sauer gemacht wurde, um die Ausfällung irgendwelcher Eisenverbindungen zu verhindern.The hydrous titanium dioxide precipitate was used extensively for reducing iron content and others Impurities to as low a level as possible washed, the washing being carried out with water, which was made weakly acidic with sulfuric acid in order to prevent the precipitation of any iron compounds impede.
Kerne zur Einleitung der Rutil-Bildung wurden aus ™ einem Teil des gewaschenen Titandioxid-hydrolysats durch Digerieren in Ätznatron zur Bildung von Natriumtitanat, Waschen des Natriumtitanats zur Entfernung· der Überschusses an Ätznatron und eventuell vorhandenen Sulfats und anschliessende Peptisierung des gewaschenen Titanate mit Salzsäure hergestellt.Cores to initiate rutile formation were made from ™ part of the washed titanium dioxide hydrolyzate by digestion in caustic soda to form sodium titanate, Washing of the sodium titanate to remove the excess caustic soda and any sulphate present and subsequent peptization of the washed titanate made with hydrochloric acid.
Eine wässrige Aufschlämmung mit einem Titandioxid-Gehalt von 250 g/l wurde aus dem Hauptteil des gewa-An aqueous slurry with a titanium dioxide content of 250 g / l was made from the main part of the water
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schenen Hydrolysats hergestellt und das Impfmaterial zur Rutil-Ausbildung in die wässrige Aufschlämmung in einer Menge von 2 Gew.%, "bezogen auf das Gewicht von Titandioxid, einverleibt. Die erhaltene mit dem Impfmaterial versetzte Aufschlämmung wurde dann in 14 Teile unterteilt, die in der folgenden Weise behandelt wurden:produced and the inoculum for rutile formation in the aqueous slurry in an amount of 2% by weight, "based on the weight of Titanium dioxide, incorporated. The resulting seeded slurry was then divided into 14 parts which have been treated in the following way:
Teil 1s Eine Menge einer Kaliumsulfatlösung entsprechend 0,43 Gew.% Kaliumoxid, bezogen auf Titandioxid, wurde unter gutem Rühren in die Aufschlämmung einverleibt. Die Aufschlämmung wurde dann auf einen p/H-Wert von 8,0 mit einer 35%igen Ammoniaklösung neutralisiert und durch Filtration entwässert. Der erhaltene Filterkuchen hatte einen Fest stoff gehalt von 35*5 % und enthielt 15 Gew.% Ammoniumionen, berechnet als Ammoniumsulfat. Die Analyse des Filterkuchens ergab, dass 49 »8 % des Kaliumsulfats durch Filtration entfernt worden waren. Der Filterkuchen wurde dann bei 930° 0 während 3 Stunden in einem Muffelofen calciniert, wobei ein pigmentäres Titandioxid, erhalten wurde, wovon 98 % in der kristenographischen Form des EütiIs vorlagen. Da keine Verbindung von Beryllium, lithium, Aluminium, Magnesium oder Zink im Filterkuchen unmittelbar vor der Calcinierung vorlag, lag die mit Teil 1 angewandte Präcalcinierungsbehandlung ausserhalb des Bereiches der Erfindung.Part 1s An amount of a potassium sulfate solution equivalent to 0.43% by weight of potassium oxide based on titanium dioxide was incorporated into the slurry with good stirring. The slurry was then neutralized to pH 8.0 with a 35% ammonia solution and drained by filtration. The filter cake obtained had a solids content of 35 * 5 % and contained 15% by weight of ammonium ions, calculated as ammonium sulfate. Analysis of the filter cake indicated that 49 »8 % of the potassium sulfate had been removed by filtration. The filter cake was then calcined at 930.degree. C. for 3 hours in a muffle furnace, a pigmentary titanium dioxide being obtained, 98% of which was present in the cristenographic form of the EütiIs. Since there was no compound of beryllium, lithium, aluminum, magnesium or zinc in the filter cake immediately before calcination, the precalcination treatment used in Part 1 was outside the scope of the invention.
Teil 2: Eine Menge einer Mischlösung aus Magnesiumsulfat und kaliumsulfat, entsprechend 0*012 Gew.ψ Part 2: A quantity of a mixed solution of magnesium sulphate and potassium sulphate, corresponding to 0 * 012 wt. Ψ
ν -.:..- M&g^siumoxid und 0,4 Gew,# Kftliümoxidv wobei ^edeafProzentsatz auf da $ Gewi ch-fc von Titandioxid bezogen ist, wurde zu der Aufschlämmung unter gutem Rühren zugesetzt.ν -.:..- M & g ^ siumoxid and 0,4 Gew, # Kftliümoxidv where ^ edeaf Percentage based on the weight of the titanium dioxide was added to the slurry added with thorough stirring.
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Ti 7 "W ί »ΙΙΙΙΙΪ :■ !'! E !".Jl!Ti 7 "W ί» ΙΙΙΙΙΪ: ■! '! E! ". Jl!
Die Aufschlämmung wurde dann auf pH 8,0 unter Anwendung einer 20%igen Ammoniaklösung neutralisiert und die neutralisierte Aufschlämmung zur Entfernung des Überschusses an Wasser filtriert. Me Mengen an Kalium und Magnesium in dem erhaltenen Filterkuchen betrugen 0,01 Gew.% Magnesiumoxid und 0,2 Gew.% Kaliumoxid, bezogen auf Titandioxid, und der Anteil der Ammoniumionen entsprach 14,5 Gew.% Ammoniumsulfat, bezogen auf Titandioxid. Der Filterkuchen wurde dann bei 930° C während 3 Stunden in einem Laboratoriums-Muffelofen calciniert und ergab ein pigmentäres Titandioxid, wovon 9β,4 % in der kristallographisehen Form des Rutils vorlagen.The slurry was then neutralized to pH 8.0 using a 20% ammonia solution and filtering the neutralized slurry to remove the excess water. The amounts of potassium and magnesium in the filter cake obtained were 0.01% by weight of magnesium oxide and 0.2% by weight of potassium oxide, based on titanium dioxide, and the proportion of ammonium ions corresponded to 14.5% by weight of ammonium sulfate, based on Titanium dioxide. The filter cake was then placed in a laboratory muffle furnace at 930 ° C. for 3 hours calcined and gave a pigmentary titanium dioxide, of which 9β, 4% in the crystallographic view Form of rutile templates.
■Da der Anteil des im Filterkuchen unmittelbar vor der Calcinierung vorliegenden Magnesiums unterhalb der vorstehend aufgeführten Bereiche lag, liegt diese Vorcalcinierbehandlung ausserhalb des Bereiches der Erfindung.■ Since the proportion of magnesium present in the filter cake immediately before calcination is below the ranges listed above, this precalcining treatment is outside of the scope of the invention.
Teile 3 Eine Mischlösüng aus Kaliumsulfat und einem der bis 155 Sulfate der Metalle aus der natfefolgenden Tabelle wurde zu jedem Teil 3 bis 13 zugegeben. In jedem Fall wurde die erhaltene Aufschlämmung auf pH 8,0 unter Anwendung einer 30%igen Ammoniaklösung neutralisiert und dann zur Entfernung des Überschusses an Wasser filtriert* Die Filterkuchen wurden während 3 Stunden in einem Laboratoriums-Muffelofen calciniert und pigmentäres Titandioxid erhalten. Aus der folgenden Tabelle sind für die Teile 3 bis 13 die Vorcalcinierwerte für jedes der Metalle, berechnet als Metalloxid und bezogen auf TiOg» die Vorcalcinierverhältnisse der Ammoniumionen, berech-Part 3 A mixed solution of potassium sulfate and one of the up to 155 sulphates of the metals from the table below 3 to 13 was added to each portion. In each case, the resulting slurry was adjusted to pH 8.0 using a 30% ammonia solution neutralized and then filtered to remove the excess of water * The filter cake were in a laboratory muffle furnace for 3 hours calcined and obtained pigmentary titanium dioxide. The following table shows the precalcination values for parts 3 to 13 for each of the metals, calculated as metal oxide and based on TiOg, the precalcination ratios of ammonium ions, calculated
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net als Ammoniumsulfat und bezogen auf 2 die angewandte Calciniertemperatur und der Rutilgehalt des gebildeten Pigmentes ersichtlich.net as ammonium sulfate and based on FIG. 2 the calcining temperature used and the rutile content of the pigment formed can be seen.
Nr.part
No.
der CalcinierungAmount available (% by weight)
the calcination
oxidpotassium
oxide
verbin
dung als
(KH4)2S0^ammonium
connect
dung as
(KH 4 ) 2 S0 ^
nier-Galci-
kidney
gehaltRutile
salary
ratur
(0C)tempe-
rature
( 0 C)
Teil 14ϊ Eine Mischlösung aus Kaliumsulfat und Zinksulfat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, die dann zur Entfernung des Überschusses an Wasser filtriert wurde. Die in dem erhaltenen Filterkuchen zurückgehaltenen Mengen an Kalium und Zink entsprachen 0,09 % K2O und 0,71 Gew*^ ZnO. Der Filterkuchen wurde bei 790° C während 3 Stunden in einem Laboratoriums-Muffelofen ealciniert und ergab ein pigmentares titandioxid, wovon 98,8 % in der Rutilform vorlagen, Die Helligkeit und Farbfestigkeit der aus den 14 feilen erhaltenen Pigmentproben ergeben sich aus der folgenden Ta-Part 14ϊ A mixed solution of potassium sulfate and zinc sulfate was added to the slurry, which was then filtered to remove the excess of water. The amounts of potassium and zinc retained in the filter cake obtained corresponded to 0.09 % K 2 O and 0.71% by weight ZnO. The filter cake was ealined at 790 ° C. for 3 hours in a laboratory muffle furnace and produced a pigmentary titanium dioxide, 98.8 % of which was in the rutile form. The brightness and color fastness of the pigment samples obtained from the 14 files result from the following table
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belle. Die Helligkeit wird nach dem Adams-System, wie in Beispiel 1 besenrieben, angegeben und die Farbstärke wird nach der Eeynolds-Skala angegeben.bark. The brightness is given according to the Adams system, as described in Example 1 and the color strength is according to the Eeynolds scale specified.
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■Ρ I «d■ Ρ I «d
ir-4 Oir-4 O
OOpOQOOOOOOOO ., vOfMK\lAOOOvitV®CM \ß Φ EN EN EN Φ Φ EN IA Φ φ C^ 4 IAOOpOQOOOOOOOO., VOfMK \ lAOOOvitV®CM \ ß Φ EN EN EN Φ Φ EN IA Φ φ C ^ 4 IA
•Η• Η
ΙΛ ΦΙΛ Φ
ιΛ K\'ιΛ K \ '
H ft β» ΉH ft β »Ή
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co coco co
•Η• Η
•d• d
ΙΛ it J^ <Γ IA «Α ΙΓΛ it IfV it φ IA IA QΙΛ it J ^ <Γ IA «Α ΙΓΛ it IfV it φ IA IA Q
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or ο* α ο ο* ο* α ο ο ο οο ο ο*o r ο * α ο ο * ο * α ο ο ο οο ο ο *
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OR/GihiAL INSPECTEDOR / GihiAL INSPECTED
Es ergibt sich, dass die bei den Vergleichsversuchen erhaltenen Pigmente, d. h. die aus den Teilen 1, 2, 9» 13 und 14 erhaltenen Pigmente, eine schlechtere Helligkeit und/oder Farbstärke in Vergleich zu den Pigmenten hatten, die aus den übrigen Teilen erhalten wurden.It turns out that in the comparison tests pigments obtained, d. H. the pigments obtained from parts 1, 2, 9-13 and 14, a poorer one Brightness and / or color strength compared to the pigments obtained from the remaining parts became.
Eine zur Hydrolyse geeignete Titansulfatflüssigkeit, welche aus norwegischem Ilmenit durch die in Beispiel 1 beschriebene Reihenfolge der Stufen erhalten worden war, enthielt 225 g/l TiO2, 71 g/l Eisen-II, 565 g/l Schwefelsäure und 2,0 g/l dreiwertiges Titan. Die Zusammensetzung des norwegischen Ilmenits war folgende:A titanium sulphate liquid suitable for hydrolysis, which had been obtained from Norwegian ilmenite by the sequence of stages described in Example 1, contained 225 g / l TiO 2 , 71 g / l ferrous acid, 565 g / l sulfuric acid and 2.0 g / l l trivalent titanium. The composition of the Norwegian ilmenite was as follows:
Gew.%Weight%
TiO2 TiO 2
FeOFeO
Fe2O5 Fe 2 O 5
Cr2O3 ....Cr 2 O 3 ....
ZrO2 <0,1ZrO 2 <0.1
MnO 0,3MnO 0.3
Ein Impfmaterial zur Hydrolyse-Kernbildung wurde aus einem Teil dieser Flüssigkeit nach dem Verfahren gemäss Beispiel 2 hergestellt und der Rest der Flüssigkeit dann wie in diesem Beispiel beschrieben, in Gegenwart von 0,5 Gew.% des Kernbildungs-Imp5aaterials hydrolysiert, so dass wasserhaltiges Titandioxid erhalten » wurde.A hydrolysis nucleation seed was prepared from a portion of this liquid by the process prepared according to Example 2 and the remainder of the liquid then as described in this example, in the presence hydrolyzed by 0.5% by weight of the nucleation material, so that water-containing titanium dioxide is obtained » became.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Das wasserhaltige Titandioxid wurde gewaschen und ein Anteil an Kernen zur Rutil-Bildungseinleitung aus einem Teil des gewaschenen Hydrolysats in der in Beirr spiel 2 angegebenen Weise hergestellt. 2 Gew.%, bezogen auf TiOg» dieses Impfmaterials zur Rutil-Einleitung wurden dann mit dem Hauptteil des gewaschenen Hydrolysats vermischt. The water-containing titanium dioxide was washed and a portion of nuclei for the initiation of rutile formation was prepared from a portion of the washed hydrolyzate in the manner indicated in Example 2. 2% by weight, based on TiOg », of this inoculum for rutile introduction were then mixed with the main part of the washed hydrolyzate.
Eine Menge einer wässrigen Magnesiumsulfatlösung, die 0,05 Gew.% Magnesiumoxid, bezogen auf ^iOp' en^~ sprach, wurde dann zu der Aufschlämmung des mit dem Impfmaterial versetzten Hydrolysats zugesetzt. Nach der Zugabe des Magnesiumsulfats wurde die Aufschlämmung auf pH 9,0 mit einer 20%igen Ammoniaklösung neutralisiert und durch Filtration entwässert. Die erhaltene Filterkuchen, der 0,05 Gew.% Magnesiumverbindungen, berechnet als MgO und bezogen auf TiOp, und 22 Gew.% Ammoniumionen, berechnet als ^IH^ZpSO^ und bezogen auf TiOp, enthielt, wurde dann in vier Teile unterteilt. Die Anteile wurden dann mit demineralisiertem Wasser gewaschen, wobei jeder Teil in einem unterschiedlichen Ausmass gewaschen wurde, so dass vier Proben mit jeweils unterschiedlichem Ammoniumgehalt erhalten wurden. Eine Menge einer Natriumchloridlösung entsprechend 0,05 % NapO, bezogen auf TiOp, wurde zu jeder der gewaschenen Proben zugesetzt und die Proben dann bei 860° G während 1 1/2 Stunden in einem Laboratoriums-Muffelofen,calciniert und pigmentäres Titandioxid in der kriställographischeh Form des Rutils erhalten. Der Rutilgehalt, die Färbungssträke und die Textur jedes Pigmentes sind in der folgenden Tabelle zusammen mit den Anteilen der unmittelbar vor der Cälcihierüng vorhandenen Mengen an Ammoniümionen angegeben.An amount of an aqueous magnesium sulfate solution containing 0.05 wt% of magnesium oxide, based on ^ iOp 's ^ ~ spoke., Was then added to the slurry of mixed with the seed material hydrolyzate. After the addition of the magnesium sulfate, the slurry was neutralized to pH 9.0 with a 20% ammonia solution and dehydrated by filtration. The filter cake obtained, which contained 0.05% by weight of magnesium compounds, calculated as MgO and based on TiOp, and 22% by weight of ammonium ions, calculated as ^ IH ^ ZpSO ^ and based on TiOp, was then divided into four parts. The portions were then washed with demineralized water, each portion being washed to a different extent, so that four samples each having a different ammonium content were obtained. An amount of a sodium chloride solution equivalent to 0.05% NapO, based on TiOp, was added to each of the washed samples and the samples then calcined at 860 ° G for 1 1/2 hours in a laboratory muffle furnace and pigmented titanium dioxide in the crystallographic form of rutile. The rutile content, the tinting strength and the texture of each pigment are given in the following table together with the proportions of the amounts of ammonium ions present immediately before the calibrating.
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texturPigment- i;
texture
als (NH4)?SO4,
vorhanden
vor der Calci-
nierungnium compound
than (NH 4 ) ? SO 4 ,
available
before the calci-
renation
(Reynolds-
Skala)J color strength
(Reynolds
Scale)
zerreibbarSoft and
friable
weich, leicht
vermahlbarquite
soft, light
grindable
weich, leicht
vermahlbarquite
soft, light
grindable
und kora-
förmigrelatively hard
and kora-
shaped
Es ergibt sich, dass sowohl- die farbungsstärke als auch die Textur des gebildeten Pigmentes nachteilig durch Verringerung des vor der Galcinierung vorliegenden Anteiles der Ammoniumionen auf einen Wert unterhalb 0,7 Gew.% beeinflusst wird« .It turns out that both the color strength and the texture of the pigment formed is also disadvantageous by reducing that which was present before galcination Proportion of ammonium ions to a value below 0.7 wt.% Is influenced «.
Eine zur Hydrolyse geeignete Titansulfatflüssigkeit, welche durch Digerierung eines Gemisches von gleichen Teilen aus norwegischem und australischem Ilmenit und anschliessender Lösung, Reduktion, Klärung, Kristallisation, Abtrennung und Verdampfung entsprechend den in Beispiel 1 beschriebenen Stufen erhalten worden war, enthielt 225 g/l TiO2, 73 g/l Etsen-II, 1,9 g/l dreiwertiges Titan und 575 g/l Schwefelsäure. Ein Impfmaterial zur Hydrolysekernbildung wurde aus einem Teil ' der Flüssigkeit gemäss Beispiel 2 hergestellt und 0,5 Gew.% dieses Impfmaterials zu dem Hauptteil der Plus-A titanium sulfate liquid suitable for hydrolysis, which had been obtained by digesting a mixture of equal parts of Norwegian and Australian ilmenite and then dissolving, reducing, clarifying, crystallizing, separating and evaporating according to the steps described in Example 1, contained 225 g / l TiO 2 , 73 g / l Etsen-II, 1.9 g / l trivalent titanium and 575 g / l sulfuric acid. An inoculum for hydrolysis nucleus formation was prepared from a part 'of the liquid according to Example 2 and 0.5% by weight of this inoculum to the main part of the plus
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sigkeit zugesetzt, welche dann während 3 1/2 Stunden bei konstantem Volumen am Rückfluss erhitzt wurde und wasserhaltiges Titandioxid ergab.sigkeit added, which then for 3 1/2 hours was heated to reflux at constant volume and hydrous titanium dioxide resulted.
Das wasserhaltige Titandioxid wurde dann mit angesäuertem Wasser zur Verringerung der Konzentration an Eisen und anderen Verunreinigungen auf einen so niedrigen Wert wie möglich, gewaschen. Nach der Waschbehandlung wurde eine wässrige Aufschlämmung des Hydrolysates mit 3 Gew.%, bezogen auf TiO2, an Kernen eines Materials zur Eutil-Bildungseinleitung als Impfmaterial, das nach Beispiel 2 hergestellt worden war, versetzt. Das mit dem Impfmaterial behandelte Hydrolysat wurde in drei Teile unterteilt, von denen jeder einer unterschiedlichen Vorcalcinierbehandlung unterworfen wurde, worauf sie dann während 18 Stundeniin einem Drehofen mit ölbefeuerung calciniert wurden. Die Behandlungen vor der Calcinierung waren folgende:The hydrous titanium dioxide was then washed with acidified water to reduce the concentration of iron and other impurities to as low a level as possible. After the washing treatment, an aqueous slurry of the hydrolyzate containing 3% by weight, based on TiO 2 , of cores of a material for initiating the formation of Eutil, which had been prepared according to Example 2, was added as a seed material. The hydrolyzate treated with the inoculum was divided into three parts, each of which was subjected to a different precalcining treatment, and then calcined for 18 hours in an oil-fired rotary kiln. The treatments before calcination were as follows:
Teil 1: Eine Mischlösung aus Natriumsulfat und Magnesiumsulfat wurde zu der Aufschlämmung unter gründlichem Rühren zugegeben und die Aufschlämmung dann auf pH 7»0 durch Zusatz einer 35#igen Ammoniaklösung neutralisiert· Nach der Neutralisierung wurde die Aufschlämmung durch nitration entwässert, wobei der erhaltene lilterkuehen einen Festste ff gehalt von etwa 35 % hatte und Natrium-, Magnesium- und Ammoniumverbindungen entsprechend 0,35 Gew,# Na2O, 0,07 Gew.% MgO und 11,2 Gew.5i (NH^gSO^ enthielt, wobei jeder Prozentsatz auf TiOp bezogen ist. Die maximale Calciniertemperatur betrug 860° C. Die Form des erhaltenen Pigmentes ist in der in üg* 1. der beiliegenden Zeichnung wiedergegebenen Biektrpnaa^Mikxogjpaphie gezeigt. *Part 1: A mixed solution of sodium sulfate and magnesium sulfate was added to the slurry with thorough stirring, and the slurry was then neutralized to pH 7 »0 by adding 35 # ammonia solution Festste ff content of about 35% had and sodium, magnesium and ammonium compounds corresponding to 0.35 wt, # Na 2 O, 0.07 wt.% MgO and contained 11.2 Gew.5i (NH ^ ^ GSO, each Percentage based on TiOp. The maximum calcination temperature was 860 ° C. The form of the pigment obtained is shown in the diagram reproduced in Figure 1 of the accompanying drawing. *
feil[,Zt Eine Mischlösung auf Zinksulfat und Kaliumsulfat wurde zu der stark gerührten Aufschlämmung ssugege- feil [, Zt A mixed solution of zinc sulfate and potassium sulfate was added to the vigorously stirred slurry.
.109937/1620.109937 / 1620
ben, welche dann auf pH 7,0 mit einer 35%igen Ammoniaklösung neutralisiert wurde. Der "bei der Entwässerung der neutralisierten Aufschlämmung erhaltene Filterkuchen hatte einen Feststoffgehalt von 35»5 % und enthielt Kalium«, Zink- und Ammoniumverbindungen entsprechend 0,2 Gew.% K2O, 0,15 Gew.% ZnO und 11,4- Gew.% (NH^)2SO4, wobei 3eder Prozentsatz auf TiO2 bezogen ist. Die maximale Calciniertemperatur betrug 850° C und die Form des erhaltenen Pigmentes ist in der in Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung wiedergegebenen Elektronen-Mikrographie gezeigt.ben, which was then neutralized to pH 7.0 with a 35% ammonia solution. The filter cake obtained when the neutralized slurry was dewatered had a solids content of 35.5% and contained potassium, zinc and ammonium compounds corresponding to 0.2% by weight of K 2 O, 0.15% by weight of ZnO and 11.4% by weight. % By weight (NH ^) 2 SO 4 , the percentage being based on TiO 2. The maximum calcination temperature was 850 ° C. and the shape of the pigment obtained is shown in the electron micrograph shown in Fig. 2 of the accompanying drawing.
Teil 3: Eine Mischlösung aus Zinksulfat und Kaliumsulfat wurde zu der gut gerührten Aufschlämmung zugegeben, welche dann durch Filtration entwässert wurde. Der erhaltene Filterkuchen enthielt 0,12 Gew.% Kalium, berechnet als Kaliumoxid und bezogen auf Titandioxid, und 0,8 Gew.% Zink, berechnet als ZnO und bezogen aufPart 3: A mixed solution of zinc sulfate and potassium sulfate was added to the well-stirred slurry, which was then dewatered by filtration. The received The filter cake contained 0.12% by weight of potassium, calculated as potassium oxide and based on titanium dioxide, and 0.8% by weight zinc, calculated as ZnO and based on
2 Die maximale Calciniertemperatur betrug 840° G- und die Form des erhaltenen Pigmentes ist in der in Fig. 3 beiliegenden Zeichnung wiedergegebenen Elektronen-Mikrographie gezeigt. 2 The maximum calcination temperature was 840 ° G - and the shape of the pigment obtained is shown in the electron micrograph shown in FIG. 3.
Die Farbstärke, und die Textur jeder Probe des Pigmentes ergibt sich aus der folgenden Tabelle:The color strength and texture of each sample of the pigment results from the following table:
Texturtexture
Nr.part
No.
(Keynolds-Skala)Tinting strength
(Keynolds scale)
sehr weich und zerreibbar, frei von grossen Klumpenvery soft and friable, free of large lumps
ziemlich weich und zerreibbar, frei von grossen Klumpenrather soft and friable, free of large lumps
massig hart, grosse Anzahl an vorhandenen Klumpenmoderately hard, large number of existing lumps
109837/1626109837/1626
20638722063872
Das Abriebsverhalten jeder Probe des Pigmentes wurde in folgender Weise bestimmt;The abrasion behavior of each sample of the pigment was determined in the following manner;
Eine Dispersion wurde hergestellt, die das pigment äre Titandioxid, rohes Rizinusöl und Äthyllactat im Gewichtsverhältnis von 5 ? 3 : 6 enthielt. 2 ml dieser Dispersion wurden auf ein Ülzpolster von 0,63 cm Stärke und 2,5 cm Durchmesser aufgezogen, das an einer Seite einer Metallscheibe mit einem Durchmesser von 2,5 cm befestigt war, welche auf einer zentralen Welle, die an der anderen Seite der Scheibe angebracht war und sich senkrecht zur Ebene desselben erstreckte, befestigt war. Die Welle wurde dann mit einem Motor in der Weise verbunden, dass die Scheibe in der horizontalen Ebene gedreht werden konnte und dass eine Belastung auf die Scheibe mittels eines an der Oberseite der Welle angebrachten Gewichtes ausgeübt werden konnte. Eine Messingplatte von (2,5 cm) (two inches square) und mit bekanntem Gewicht wurde unter die Mlzoberfläche und in Berührung mit derselben gebracht. Eine Belastung von 200 g wurde auf die Scheibe aufgebracht und diese dann mit konstanter Geschwindigkeit während eines Zeitraums von 2 Stunden rotiert. In Abständen von 30 Minuten wurde die Messingplatte gesäubert und gewogen und die Filzscheibe mit zusätzlich i ml der Dispersion vor der Fortsetzung imprägniert. In der folgenden Tabelle sind die Ausmasse des Verlustes der Gewichte der Messingscheibe angegeben, die mit -jedem Pigment erhalten wurde, wobei dieses Äüsmass ein Masstab für die Abriebsfa\higkeit; des Pigmentes darstellt. A dispersion was prepared containing the pigmentary titanium dioxide, crude castor oil and ethyl lactate in a weight ratio of 5? 3 : 6 contained. 2 ml of this dispersion was drawn up on a padding 0.63 cm thick and 2.5 cm in diameter, which was attached to one side of a metal disc with a diameter of 2.5 cm, which was on a central shaft, which was on the other side attached to the disc and extending perpendicular to the plane thereof. The shaft was then connected to a motor in such a way that the disk could be rotated in the horizontal plane and that a load could be applied to the disk by means of a weight attached to the top of the shaft. A brass plate of two inches square and of known weight was placed under and in contact with the surface of the mold. A load of 200 g was applied to the disk and the disk was then rotated at a constant speed for a period of 2 hours. At intervals of 30 minutes, the brass plate was cleaned and weighed and the felt disk was impregnated with an additional 1 ml of the dispersion before continuing. The table below shows the extent of the loss of the weights of the brass disk that was obtained with each pigment, this size being a measure of the abrasion ability; of the pigment.
109837/16*6109837/16 * 6
Teil Nr. GewichtsverlustPart no. Weight loss
1 38 mg/Std.1 38 mg / hour
2 42 mg/Std.2 42 mg / hr
3 60 mg/Std.3 60 mg / hr
109837/1626109837/1626
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